JP2011200882A - 鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】合金材の溶湯Xをプランジャスリーブ21に注入しダイカスト製品を製造する鋳造装置1において、超音波振動を発生する超音波振動装置100との連動によって超音波振動させるスリーブ部品(振動片23)を設け、スリーブ部品(振動片23)は、プランジャスリーブ21の一部を構成すると共に、プランジャスリーブ21への溶湯注入時に該溶湯Xに接触して超音波振動を付加する。
【選択図】図1
Description
すなわち、超音波振動ホーンで振動効果を付与できる範囲は、ホーン先端部の周囲だけと限定的になっている。プランジャスリーブの軸方向に沿って流れてきた溶湯に超音波振動を付加する場合では、ホーン先端部近傍を流れる溶湯にしか振動効果を与えることができず、プランジャスリーブ内の溶湯に効率的に超音波振動を付加することは難しかった。
超音波振動を発生する超音波振動装置との連動によって超音波振動させるスリーブ部品を設け、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブの一部を構成すると共に、前記プランジャスリーブへの溶湯注入時に該溶湯に接触して超音波振動を付加することを特徴とする。
図1は、実施例1の鋳造装置を示す全体構造図である。図2は、実施例1の鋳造装置の要部拡大図である。
図3Aは、実施例1における鋳造方法を示す説明図であり、(a)は溶湯汲み上げ手順を示し、(b)は溶湯搬送手順を示す。図3Bは、実施例1における鋳造方法を示す説明図であり、(c)は溶湯注入手順を示す。図3Cは、実施例1における鋳造方法を示す説明図であり、 (d)は溶湯射出手順を示し、(e)は溶湯凝固手順を示す。図3Dは、実施例1における鋳造方法を示す説明図であり、(f)は型開き手順を示し、(g)は製品離型手順を示す。
まず、「ダイカスト製品の特性」の説明を行い、続いて、実施例1の鋳造装置における作用を、「超音波振動付加作用」、「デンドライト増加作用」、「デンドライト破砕作用」、「鋳造方法における特徴的作用」に分けて説明する。
図4は、アルミニウム-シリコン合金の状態図である。図5は、ダイカスト製品におけるデンドライトサイズと引張り強さとの関係特性を示す図である。図6は、デンドライトの微細化状態を示す説明図であり、(a)は多数のデンドライトが生成した場合を示し、(b)は生成したデンドライトが粉砕した場合を示す。図7は、(a)は加振停止してから完全凝固するまでの時間とデンドライトサイズとの関係特性を示す図であり、(b)はホーンからの距離とデンドライトサイズとの関係特性を示す図である。
実施例1の鋳造装置1では、超音波振動を発生する超音波振動装置100との連動によって超音波振動させるスリーブ部品となる振動片23を設け、この振動片23は、プランジャスリーブ21の一部を構成すると共に、プランジャスリーブ21への溶湯注入時にこの溶湯Xに接触して超音波振動を付加する。
さらに、セラミック材は、一般的に金属材よりも硬いため、振動子23が超音波振動する際に生じる損耗(エロージョン)を防止することができる。また、セラミック材の中でも窒化ケイ素やサイアロンは耐熱衝撃性が高いため、高温の溶湯Xと接触して熱衝撃による破損を防止することができる。
[デンドライト増加作用]
実施例1の鋳造装置1では、超音波振動装置100との連動によって超音波振動させる振動片23が、プランジャスリーブ21への溶湯Xの注入と同時に振動し始める。
実施例1の鋳造装置1では、超音波振動装置100との連動によって超音波振動させる振動片23が、プランジャスリーブ21へ注入された溶湯Xが固相線温度以上に保たれている間、超音波振動を付加する。
実施例1の鋳造方法では、上述のように、超音波振動を付加しながら、溶湯Xをプランジャスリーブ21に注入する加振注入工程に相当する、溶湯注入手順を有している。
実施例1の鋳造装置及び鋳造方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
このため、プランジャスリーブに注入された溶湯に超音波振動を効率的に付加することができる。
このため、上記(1)に記載の効果に加え、振動片23が固定されず、確実で高い振動効果を得ることができる。
このため、上記(2)に記載の効果に加え、注入時の勢いで溶湯Xをスリーブ部品である振動片23に衝突させることができ、確実に超音波振動を付加することができる。
このため、上記(1)〜(3)に記載の効果に加え、溶湯Xがプランジャスリーブ21に接触した際に生じてしまうデンドライト量を抑制することで、溶湯X内に十分量のキャビテーションを発生させてデンドライトの生成促進を図り、結晶組織を微細化できる。
このため、上記(1)〜(4)に記載の効果に加え、溶湯Xとプランジャスリーブ21の内側面との接触部分に生成するデンドライト(表面チル層)を効率的に破砕することができ、結晶組織の微細化をさらに図ることができる。
このため、上記(1)〜(5)に記載の効果に加え、デンドライトの破砕を効果的に行うことができる間だけ超音波振動を付加することになり、結晶組織の微細化を効果的に行うことができて、省エネルギーとなる。
このため、プランジャスリーブに注入された溶湯に超音波振動を効率的に付加することができる。
図8は、実施例2の鋳造装置の要部拡大図である。
実施例2の鋳造装置にあっては、上述の(1)〜(4)の効果に加え、下記に挙げる効果を得ることができる。
このため、スリーブ部品である振動片23が振動しても、プランジャヘッド22aの移動を阻害することがない。
2 保持炉
10 ラドル
20 射出部
21 プランジャスリーブ
21a スリーブ本体
21b 振動開口
21c 給湯口
22 プランジャー
22a プランジャチップ
22b プランジャロッド
23 振動片(スリーブ部品)
30 金型
31 固定型
32 可動型
33 キャビティ
100 超音波振動装置
101 超音波振動子
102 振動制御部
X 溶湯
Y ダイカスト製品
Claims (8)
- 合金材の溶湯をプランジャスリーブに注入しダイカスト製品を製造する鋳造装置において、
超音波振動を発生する超音波振動装置との連動によって超音波振動させるスリーブ部品を設け、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブの一部を構成すると共に、前記プランジャスリーブへの溶湯注入時に該溶湯に接触して超音波振動を付加することを特徴とする鋳造装置。 - 請求項1に記載された鋳造装置において、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブから分離して設けたことを特徴とする鋳造装置。 - 請求項2に記載された鋳造装置において、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブの断面半径方向下方であって、前記溶湯を注入する給湯口に対向する位置に設けたことを特徴とする鋳造装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された鋳造装置において、
前記スリーブ部品は、セラミック材により形成したことを特徴とする鋳造装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載された鋳造装置において、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブの径方向に沿って超音波振動を付加することを特徴とする鋳造装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載された鋳造装置において、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブの軸方向に沿って超音波振動を付加することを特徴とする鋳造装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載された鋳造装置において、
前記スリーブ部品は、前記プランジャスリーブへの前記溶湯の注入開始から、該溶湯が固相線温度以上に保たれている間の時間を最大時間として超音波振動を付加することを特徴とする鋳造装置。 - 合金材の溶湯をプランジャスリーブに注入しダイカスト製品を製造する鋳造方法において、
超音波振動を付加しながら、前記溶湯をプランジャスリーブに注入する加振注入工程と、
前記加振注入工程で注入された前記溶湯をキャビティ内に射出し、凝固させてダイカスト製品を製造するダイカスト製造工程と、
を有することを特徴とする鋳造方法。
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